交通運輸北斗增強技術帶來“位置革命”

文|中國交通通信信息中心 殷林 張炳琪

交通運輸北斗增強項目面向北斗推廣、增強系統建設和智慧交通發展需要，力求解決交通運輸行業北斗升級應用的關鍵技術問題、標準問題和應用問題，提出適用于交通運輸領域的衛星導航增強技術、增強系統架構，編制交通運輸增強應用核心標準，開發北斗增強技術應用示范系統，為北斗增強系統建設和應用全面推廣提供技術基礎和應用基礎。

架構北斗精度增強系統

該項目根據當前交通運輸領域衛星導航增強技術現狀和應用現狀，采用需求分析、基礎技術及標準研究、系統架構研究、應用研究的總體思路，開展研究工作。依托國家“863”課題“面向我國中東部地區的分米級相位增強運行服務系統研制與應用示范”，交通運輸信息化技術研究課題“交通運輸行業高精度衛星導航技術研究及應用示范”和北京市科技計劃項目“基于北斗導航的隧道內行車狀態綜合監測系統研制”，主要開展衛星導航技術和位置信息應用研究，屬地球觀測與導航技術領域和智能交通領域。

技術方案示意圖

技術路線圖

在國家推動北斗應用和發展智慧交通的大背景下，針對當前衛星導航增強基礎技術和應用技術不能滿足交通運輸領域需求的問題，面向國家“北斗地基增強系統”和行業“交通運輸高精度位置服務中心”建設，項目創新性提出了交通運輸北斗精度增強系統架構，提出了面向交通運輸的增強信息播發格式，編制了國家和交通運輸行業系列標準，并申請了RTCM104國際標準專用字段，滿足大并發用戶數、高可靠服務、短傳輸時間要求的交通運用需求。針對公路隧道存在衛星導航定位盲區，首次提出了復現式擴展定位技術，兼容現有營運車輛衛星導航監控終端。依托原創性基礎技術成果，研究了面向水上應用的北斗精度增強技術，開發了專用終端和應用系統；研發了隧道內復現式擴展定位系統和基于位置信息的隧道安全監管系統；研發了基于分米級定位信息的營運車輛精細管理系統。該項目形成了1項國家標準、4項行業標準、4項發明專利，1項實用新型專利和6項軟件著作權，發表10篇論文。

四大技術創新點

該項目面向交通運輸行業位置信息應用領域，開展基礎技術創新、集成應用創新，形成了四大技術創新點，為推動北斗系統交通運輸領域升級應用和智慧交通發展起到了基礎性作用。

根據增強系統建設發展思路和交通運輸領域需求，首次提出精度增強、可用性增強、完好性增強融合的“高可靠、一體化”增強系統架構，提出由多個衛星導航接收機組成的，高可靠的核心基準站建設方案。解決了同類系統可靠性和功能不能滿足交通應用需求的問題。全面支持智能駕駛車輛和營運車輛安全管理應用。

系統研究交通運輸北斗增強應用涉及的增強信息數據格式、播發方式和位置數據共享方式，并編制了國家和行業標準。首次提出壓縮式增強數據傳輸方式，并獲得專用國際標準字段，解決了當前同類標準中數據傳輸量大，傳輸時間長，不適用于車輛船舶用戶實時、動態定位的問題；首次提出基于FM數字廣播播發增強信息協議，解決城市區域車輛低成本、大并發服務問題。編制形成了“差分全球衛星導航系統（DGNSS）技術要求”國家標準報批稿，“交通運輸衛星導航增強應用系統”行業標準前4部分，為建設交通運輸行業增強系統提供了標準基礎。

首次提出了消除公路隧道衛星定位盲區的“復現式擴展定位”技術，開發了可兼容現有定位終端的多源信息融合隧道安全監控系統，解決了4000余座、總長萬余公里的長大公路隧道中衛星定位不可用的難題，消除了500萬輛重點營運車輛隧道內監控盲區，能夠自動發現隧道內營運車輛停靠情況并發出預警，有效預防公路隧道包含“兩客一危”車輛在內的營運車輛事故。

首次集成BDS、GPS和AIS研發了高精度終端設備，兼容VHF、FM和數傳電臺等通信方式；提出了通過高精度位置信息判斷營運車輛4項主要危險駕駛行為的方法；開發了基于高精度位置的公路和內河航道安全管理系統，提高了監測營運車輛危險駕駛行為能力和內河船舶避碰能力，為發展智能交通，實現精細化車路協同和車輛船舶精細化安全管理提供了技術基礎。

廣泛應用于智慧交通項目

項目基于發明的“復現式擴展定位”技術，開發生產了隧道車輛安全管理系統。該系統進入2017年交通運輸部科技成果推廣目錄，獲得2017年“小谷圍”交通運輸創新大賽優勝獎，在北京市青龍橋隧道進行了應用示范，被廣東省連英高速公路機電項目、江西省智慧公路示范工程、青海省智慧公路示范工程所采用。

項目開發的基于高精度定位和遙感技術的水上安全管理系統在上海達華測繪有限公司，長江口水文水資源勘測局、上海祥陽水利勘測設計有限公司三個單位進行了示范應用，并在長江口及黃浦江水域內進行了推廣應用，在應用過程中，外業合率100%，效率提高15%，安全預警有效性100%，定位精度和通信保障能力相比AIS明顯提高。

項目制定的1項國家標準和4項行業標準被4家國產北斗芯片企業、區域增強系統和國家增強系統工程采用，為未來交通運輸北斗應用和智慧交通發展提供了技術基礎。隨著我國智慧交通的發展和該項目產品的進一步成熟完善，未來的市場前景廣闊。

高精度內河航道實時導航監控與預警系統